대구첨복재단, 3차원적 혈류 가시화·정량화 성공
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대구첨복재단, 3차원적 혈류 가시화·정량화 성공

  • 나정란 기자
  • 승인 2020.03.17 11:29
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4차원 자기공명유속영상 이용 유의미한 심혈관계 임상 입증
허형규 선임연구원
허형규 선임연구원

대구경북첨단의료산업진흥재단(이사장 이영호, 이하 ‘대구첨복재단’) 첨단의료기기개발지원센터가 4D flow MRI(4차원 자기공명유속영상)를 이용해 3차원적으로 혈류를 가시화하고 정량화하는데 성공했다.

대구첨복재단은 연령 및 성별에 따른 정상인의 대동맥 내 혈액의 흐름을 정밀 분석해 4D flow MRI 기술이 대동맥류 유동현상을 관찰할 수 있을 만큼 정확하고 신뢰할 수 있다는 사실을 입증했다. 이에 따라 대구첨복재단이 진행하고 있는 4D flow MRI 분석을 위한 소프트웨어 개발에도 가속도가 붙을 전망이다.

대구첨복재단 첨단의료기기개발지원센터 의료융합팀 허형규 선임연구원은 ‘Impact of age, sex and global function on normal aortic hemodynamics’ 제목의 논문을 통해 심뇌혈관 질환 진단을 위해 개발된 4D flow MRI를 이용해 연령과 성별에 따른 대동맥 혈류 흐름을 정량화했다.

이번 연구에서는 연령대별(18-30세, 31-40세, 41-50세, 51-60세, 61-80세) 남성 10명과 여성 10명씩 총 100명의 건강한 지원자를 대상으로 4D flow MRI를 이용, 비침습적으로 혈관에 흐르는 혈류를 진단했다.

윗줄처럼 연령이 증가할수록 심수축기 대동맥 혈류속도가 감소되고 있다. 아랫줄은 인접한 연령대 대비 유의미하게 높아진 경우 빨간색, 낮아진 경우 파란색으로 표시한 것이다. 30대에서 50대로 갈수록 심장 판막 후류가 유의미하게 증가하며 40대 이후부터 대동맥의 혈류는 감소하게 된다. 이는 나이에 따른 심기능 저하, 대동맥 직경의 증가 등으로 설명된다.
윗줄처럼 연령이 증가할수록 심수축기 대동맥 혈류속도가 감소되고 있다. 아랫줄은 인접한 연령대 대비 유의미하게 높아진 경우 빨간색, 낮아진 경우 파란색으로 표시한 것이다. 30대에서 50대로 갈수록 심장 판막 후류가 유의미하게 증가하며 40대 이후부터 대동맥의 혈류는 감소하게 된다. 이는 나이에 따른 심기능 저하, 대동맥 직경의 증가 등으로 설명된다.

그 결과, 고령일수록 수축기의 유속이 감소하고 이에 따른 3차원 벽면전단응력도(wall shera stress) 감소를 확인했다. 아울러 다른 심혈관 인자들(와류강도, 혈관직경 등)도 성별, 나이 및 좌심실 기능에 따라 유의미하게 차이 나는 것을 확인했다.

현재 위상차(Phase contrast) MRI를 기반으로 2차원 단면의 유동을 정량화하는 기술은 임상에서 이용되고 있으나, 혈류의 3차원의 가시화는 관련 소프트웨어 부재로 제한적인 수준에서만 활용하고 있다.

4D flow MRI를 활용한 선진임상 연구는 미국과 유럽에서 진행되고 있으나, 아직 심뇌혈관 질환 진단처럼 민감도가 높은 혈류역학적 인자는 개발되지 못한 상태이다.

본격적인 임상적용 및 신규 혈류역학 인자 발굴을 위해서는 사용자 친화적이며 자유도가 높은 소프트웨어 개발이 필요한 만큼 대구첨복재단 기기센터 첨단기술부는 관련 SW연구를 진행 중이다.


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